Optičko vlakno je skraćenica od optičko vlakno, vlakno napravljeno od stakla ili plastike, koje se može koristiti kao alat za prijenos svjetlosti. Princip prijenosa je' totalna refleksija svjetlosti'. Bivši predsjednici kineskog univerziteta u Hong Kongu Gao Kun i George A. Hockham prvi su predložili ideju da se optičko vlakno može koristiti za prijenos komunikacije. Iz tog razloga, Gao Kun je 2009. dobio Nobelovu nagradu za fiziku.
uvesti
Sićušno optičko vlakno zatvoreno je u plastični omotač tako da se može saviti bez lomljenja. Generalno, uređaj za odašiljanje na jednom kraju optičkog vlakna koristi diodu koja emituje svjetlost (LED) ili laserski snop za prijenos svjetlosnih impulsa na optičko vlakno, a uređaj za prijem na drugom kraju optičkog vlakna koristi fotoosjetljivi element za detektovati pulseve.
U svakodnevnom životu, budući da je gubitak svjetlosti u optičkim vlaknima mnogo manji od gubitka struje u žicama, optička vlakna se koriste za prijenos informacija na velike udaljenosti.
Obično se brkaju dva pojma optičko vlakno i optički kabl. Većina optičkih vlakana prije upotrebe mora biti pokrivena s nekoliko slojeva zaštitnih struktura, a pokriveni kablovi se nazivaju optički kablovi. Zaštitni sloj i izolacijski sloj na vanjskom sloju optičkog vlakna mogu spriječiti oštećenje optičkog vlakna iz okoline, poput vode, požara i strujnog udara. Optički kabel se dijeli na: optičko vlakno, tampon sloj i premaz. Optičko vlakno je slično koaksijalnom kablu, samo što nema mrežasti oklop. U sredini je stakleno jezgro kroz koje se širi svjetlost.
U multimodnom vlaknu, prečnik jezgre je 50 μm i 62,5 μm, što je otprilike ekvivalentno debljini ljudske kose. Jezgra jednomodnog vlakna ima prečnik od 8 μm do 10 μm. Jezgro je okruženo staklenim omotačem s nižim indeksom prelamanja od jezgre kako bi svjetlost zadržala unutar jezgre. Sa vanjske strane je tanki plastični omotač za zaštitu koverte. Optička vlakna su obično povezana i zaštićena kućištem. Jezgro vlakna je obično dvoslojni koncentrični cilindar s malim poprečnim presjekom od kvarcnog stakla. Krt je i lako se lomi, pa je potreban vanjski zaštitni sloj.
princip
Svetlost i njene karakteristike
1. Svetlost je elektromagnetni talas
Opseg talasnih dužina vidljive svetlosti je 390~760nm (nanometar). Dio veći od 760nm je infracrveno svjetlo, a dio manji od 390nm je ultraljubičasto svjetlo. Optičko vlakno se koristi u tri tipa: 850nm, 1310nm i 1550nm.
2. Refrakcija, refleksija i totalna refleksija svjetlosti.
Budući da je brzina širenja svjetlosti u različitim supstancama različita, kada se svjetlost emituje iz jedne supstance u drugu, dolazi do prelamanja i refleksije na granici između dvije supstance. Štaviše, ugao prelomljene svetlosti menja se sa uglom upadne svetlosti. Kada ugao upadne svjetlosti dostigne ili prijeđe određeni ugao, prelomljena svjetlost će nestati, a sva upadna svjetlost će se reflektirati natrag, što je ukupna refleksija svjetlosti. Različiti materijali imaju različite uglove prelamanja svetlosti iste talasne dužine (to jest, različiti materijali imaju različite indekse prelamanja), a isti materijal ima različite uglove prelamanja svetlosti različitih talasnih dužina. Komunikacija optičkim vlaknima formirana je na osnovu gore navedenih principa.
1. Struktura optičkih vlakana:
Golo vlakno optičkog vlakna općenito je podijeljeno u tri sloja: središnja staklena jezgra s visokim indeksom loma (promjer jezgre je općenito 50 ili 62,5 μm), srednji je omotač od silicijumskog stakla s niskim indeksom loma (promjer je općenito 125 μm), a krajnji je sloj smole za pojačanje. Kat.
2. Numerički otvor optičkog vlakna:
Svjetlost koja pada na krajnju stranu optičkog vlakna ne može se prenijeti u cijelosti pomoću optičkog vlakna, već samo upadnu svjetlost unutar određenog raspona kutova. Ovaj ugao se naziva numerički otvor vlakna. Veći numerički otvor optičkog vlakna je koristan za čeonu vezu optičkog vlakna. Optička vlakna različitih proizvođača imaju različite numeričke otvore (AT&T CORNING).
3. Vrste optičkih vlakana:
Postoji mnogo vrsta optičkih vlakana, a potrebne funkcije i performanse variraju u zavisnosti od namjene. Međutim, principi projektovanja i proizvodnje optičkih vlakana za kablovsku TV i komunikaciju su u osnovi isti, kao što su: ① mali gubitak; ② određeni propusni opseg i mala disperzija; ③ jednostavno ožičenje; ④ laka integracija; ⑤ visoka pouzdanost; ⑥ usporedba proizvodnje Jednostavno; ⑦Jeftin i tako dalje. Klasifikacija optičkih vlakana uglavnom je sažeta na osnovu radne valne dužine, raspodjele indeksa prelamanja, načina prijenosa, sirovina i načina proizvodnje. Evo primjera različitih klasifikacija kako slijedi.
(1) Radna talasna dužina: ultraljubičasto vlakno, vidljivo vlakno, blisko infracrveno vlakno, infracrveno vlakno (0,85 μm, 1,3 μm, 1,55 μm).
(2) Raspodjela indeksa prelamanja: vlakno tipa stepenica (SI), vlakno tipa blizu koraka, vlakno tipa gradiranih (GI), drugo (kao što je tip trougla, tip W, udubljeni tip itd.).
(3) Način prijenosa: jednomodno vlakno (uključujući vlakno koje održava polarizaciju i vlakno koje ne održava polarizaciju), višemodno vlakno.
(4) Sirovine: kvarcna optička vlakna, višekomponentna staklena optička vlakna, plastična optička vlakna, kompozitna optička vlakna (kao što su plastična obloga, tečna jezgra, itd.), infracrveni materijali, itd. Prema materijalu za premazivanje, može podijeliti na neorganske materijale (ugljik, itd.), metalne materijale (bakar, nikal, itd.) i plastiku.
(5) Metode proizvodnje: Prethodno plastificiranje uključuje aksijalno taloženje u parnoj fazi (VAD), hemijsko taloženje parom (CVD), itd., a metode izvlačenja žice uključuju metode štapa u cijevi i dvostrukog lončića.
Silica optičko vlakno
Silikatno vlakno je optičko vlakno u kojem je silicijum dioksid (SiO2) glavna sirovina, a raspodjela indeksa prelamanja jezgre i omotača kontrolira se prema različitim količinama dopinga. Optička vlakna serije kvarc (staklena) imaju karakteristike niske potrošnje energije i širokopojasnog pristupa, a sada se široko koriste u kablovskoj televiziji i komunikacijskim sistemima.
Prednost optičkih vlakana od kvarcnog stakla je mali gubitak. Kada je talasna dužina svetlosti 1.0～1.7μm (oko 1.4μm), gubitak je samo 1dB/km, a najmanji na 1.55μm je samo 0.2dB/km.
Vlakna dopirana fluorom
Vlakna dopirana fluorom su jedan od tipičnih proizvoda silicijumskih vlakana. Generalno, u komunikacijskom optičkom vlaknu talasnog opsega od 1,3 μm, dopant koji kontroliše jezgro je germanijum dioksid (GeO2), a omotač je napravljen od SiO2. Međutim, većina jezgri vlakana povezanih s fluorom koristi SiO2, ali je fluor dopiran u ovojnici. Zato što je Rayleighov gubitak raspršivanja fenomen raspršenja svjetlosti uzrokovan promjenama indeksa prelamanja. Stoga je poželjno formirati dopante faktora fluktuacije indeksa prelamanja, a manje je bolje. Glavni efekat fluora je smanjenje indeksa prelamanja SIO2. Stoga se često koristi za dopiranje obloga.
U poređenju sa optičkim vlaknima od drugih sirovina, kvarcna optička vlakna takođe imaju širok spektar prenosa svetlosti od ultraljubičastog do infracrvenog svetla. Osim u komunikacijske svrhe, može se koristiti iu poljima kao što su svjetlosni vodič i prijenos slike.
Infracrveno vlakno
Kako je radna talasna dužina optičkog vlakna serije kvarc razvijena u oblasti optičkih komunikacija, iako se koristi na kraćoj udaljenosti prenosa, može se koristiti samo u 2μm. Iz tog razloga može raditi u polju dužih infracrvenih valnih dužina, a razvijeno optičko vlakno naziva se infracrveno optičko vlakno. Infracrvena optička vlakna se uglavnom koriste za prijenos svjetlosne energije. Na primjer: mjerenje temperature, prijenos termalne slike, medicinski tretman laserskim skalpelom, obrada toplinske energije, itd. Stopa penetracije je još uvijek niska.
Kompozitna vlakna
Složena vlakna se izrađuju od SiO2 sirovine, a zatim se odgovarajuće miješaju oksidi kao što su natrijev oksid (Na2O), bor oksid (B2O3), kalijev oksid (K2O) i drugi oksidi kako bi se dobilo višekomponentno stakleno vlakno, koje se odlikuje višestrukim -komponentno staklo Ima nižu tačku omekšavanja od kvarcnog stakla i veliku razliku u indeksu prelamanja između jezgre i omotača. Endoskopi sa optičkim vlaknima koji se uglavnom koriste u medicinskim uslugama.
CFC vlakna
Fluoridna vlakna Hloridna vlakna (fluoridna vlakna) su optičko vlakno napravljeno od fluoridnog stakla. Ovaj materijal optičkih vlakana se takođe naziva ZBLAN (tj. fluorid stakleni materijali kao što je ZrF2), barijum fluorid (BaF2), lantanov fluorid (LaF3), aluminijum fluorid (AlF3) i natrijum fluorid (NaF) su pojednostavljeni u skraćenica od, uglavnom radi u službi optičkog prijenosa talasne dužine 2～10μm. Budući da ZBLAN ima mogućnost vlakana ultra niskih gubitaka, u toku je razvoj izvodljivosti za vlakna za komunikaciju na velikim udaljenostima, na primjer: njegov teoretski najmanji gubitak, može doseći 10-2～10-3dB/km na 3μm talasnoj dužini, dok kvarcna vlakna su između 0,15-0,16 dB/Km na 1,55 μm. Trenutno se ZBLAN vlakno može koristiti samo na 2,4～2,7 zbog poteškoća u smanjenju gubitka raspršivanja. μm temperaturni senzori i prijenos termalne slike još uvijek nisu bili široko korišteni. Nedavno, kako bi se koristio ZBLAN za prijenos na velike udaljenosti, razvija se 1,3 μm pojačivač vlakana dopiranog prazeodimijumom (PDFA).
Optičko vlakno presvučeno plastikom
Plastic Clad Fiber (Plastic Clad Fiber) je vlakno stepenastog tipa u kojem se kao jezgra koristi silikatno staklo visoke čistoće, a kao obloga se koristi plastika s indeksom prelamanja nešto nižim od silika gela, poput silika gela. . U poređenju sa silicijumskim vlaknima, ima karakteristike rent-a jezgra i visokog numeričkog otvora (NA). Zbog toga se lako kombinuje sa LED izvorom svetlosti koja emituje diode, a gubitak je mali. Stoga je vrlo pogodan za lokalnu mrežu (LAN) i komunikaciju na kratkim udaljenostima.
Plastično optičko vlakno
Ovo je optičko vlakno u kojem su i jezgro i omotač izrađeni od plastike (polimera). Rani proizvodi su se uglavnom koristili u optičkim komunikacijama za dekoraciju i svjetlo vođenu rasvjetu i kola optičkih veza na kratkim udaljenostima. Sirovine su uglavnom organsko staklo (PMMA), polistiren (PS) i polikarbonat (PC). Gubitak je ograničen inherentnom CH kombinovanom strukturom plastike, općenito do desetina dB po km. Kako bi se smanjili gubici, razvija se i primjenjuje plastika serije fluora. Budući da je prečnik jezgre plastičnog optičkog vlakna 1000 μm, što je 100 puta veće od single-modnog kvarcnog vlakna, veza je jednostavna i lako se savija i konstruiše. Posljednjih godina, s napretkom širokopojasnog pristupa, razvoj multimodnih plastičnih optičkih vlakana sa stepenastim (GI) indeksom prelamanja dobio je društvenu pažnju. Nedavno je aplikacija relativno brza u internom LAN-u automobila', a može se koristiti iu kućnom LAN-u u budućnosti.
Jednomodno vlakno
Jednomodno vlakno Ovo se odnosi na vlakno koje može prenijeti samo jedan mod prostiranja na radnoj talasnoj dužini, koje se obično naziva jednomodno vlakno (SMF: Single Mode Fiber). Trenutno je to optičko vlakno koje se najviše koristi u kablovskoj televiziji i optičkim komunikacijama. Budući da je jezgra vlakna vrlo tanka (oko 10 μm) i indeks loma je u stepenastoj distribuciji, kada je normalizirani parametar frekvencije V manji od 2,4, teoretski, može se formirati samo jednomodni prijenos. Osim toga, SMF nema višemodnu disperziju. Ne samo da je frekventni opseg prijenosa širi od vlakna s više moda, već se dodaju i pomiču disperzija materijala i strukturna disperzija SMF-a, a njegova karakteristika sinteze čini karakteristiku nulte disperzije, što čini frekventni opseg prijenosa širim. . U SMF-u postoji mnogo tipova zbog razlika u dodacima i metodama proizvodnje. DePr-essed Plad Fiber (DePr-essed Clad Fiber), njegova obloga formira dvostruku strukturu, a obloga koja se nalazi pored jezgre ima niži indeks prelamanja od vanjske invertirane obloge.
Višemodno vlakno
Višemodno vlakno se odnosi na vlakno u kojem je mogući način širenja vlakna višestruki modovi prema radnoj talasnoj dužini, nazvano višemodno vlakno (MMF: MULTi ModeFiber). Prečnik jezgra je 50 μm, a pošto način prenosa može da dostigne nekoliko stotina, u poređenju sa SMF, širinom opsega prenosa uglavnom dominira modalna disperzija. Istorijski gledano, korišćen je za prenos na kratke udaljenosti u kablovskoj televiziji i komunikacijskim sistemima. Od pojave SMF vlakana, čini se da je formirao istorijski proizvod. Ali u stvari, pošto MMF ima veći prečnik jezgre od SMF-a i lakše se kombinuje sa izvorima svetlosti kao što su LED, ima više prednosti u mnogim LAN mrežama. Stoga se MMF-u i dalje ponovo posvećuje pažnja u oblasti komunikacija na kratkim udaljenostima. Kada je MMF klasifikovan prema distribuciji indeksa prelamanja, postoje dva tipa: tip gradijenta (GI) i tip stepena (SI). Indeks loma tipa GI je najveći u središtu jezgre, a postupno opada duž obloge. Kako se svjetlosni val tipa SI reflektira u optičko vlakno, stvara se vremenska razlika svake svjetlosne putanje, što uzrokuje izobličenje emitiranog svjetlosnog talasa i veliki šok u boji. Kao rezultat toga, propusni opseg prijenosa je sužen, a trenutno ima manje MMF aplikacija tipa SI.
Disperzijsko pomaknuto vlakno
Kada je radna talasna dužina jednomodnog vlakna 1,3 Pm, prečnik polja moda je oko 9 Pm, a gubitak prenosa je oko 0,3 dB/km. U ovom trenutku, talasna dužina nulte disperzije je tačno u 1.3 popodne. Među kvarcnim optičkim vlaknima, gubitak prijenosa u dijelu od 1,55 pm je najmanji (oko 0,2 dB/km) od sirovog materijala. Budući da praktično pojačalo vlakana dopiranog erbijem (EDFA) radi u opsegu od 1,55 popodne, ako se nulta disperzija može postići u ovom opsegu, to će biti pogodnije za primjenu prijenosa na velike udaljenosti u opsegu od 1,55 popodne. Stoga, pametnim korištenjem kompozitnih karakteristika pomaka disperzije kvarcnog materijala u vlaknastom materijalu i disperzije strukture jezgra, originalna nulta disperzija sekcije od 1,3 Pm može se pomjeriti na dio od 1,55 pm kako bi se stvorila nulta disperzija. Stoga se zove vlakna sa pomjeranjem disperzije (DSF: vlakna sa pomjeranjem disperzije). Metoda povećanja strukturne disperzije je uglavnom za poboljšanje performansi distribucije indeksa prelamanja jezgre. U prijenosu optičke komunikacije na velike udaljenosti, nulta disperzija vlakana je važna, ali ne i jedina. Ostala svojstva uključuju male gubitke, jednostavno povezivanje, formiranje kabla ili male promjene karakteristika tokom rada (uključujući efekte savijanja, istezanja i promjene okoline). DSF je dizajniran da sveobuhvatno razmotri ove faktore.
Disperzija Flat Fiber
Vlakno sa pomakom disperzije (DSF) je jednomodno vlakno dizajnirano sa nultom disperzijom u opsegu od 1.55 pm. Disperzijsko spljošteno vlakno (DFF: Dispersion Flattened Fiber) ima širok raspon talasnih dužina od 1,3 popodne do 1,55 popodne. Disperzija se može učiniti vrlo niskom, a vlakno koje postiže skoro nultu disperziju naziva se DFF. Jer DFF mora smanjiti disperziju u rasponu od 13:30 do 13:55. Za raspodjelu indeksa prelamanja optičkog vlakna potrebno je napraviti složen dizajn. Međutim, ova vrsta vlakana je veoma pogodna za linije multipleksiranja talasne dužine (WDM). Budući da je proces DFF vlakana složeniji, cijena je skuplja. U budućnosti, kako se proizvodnja povećava, cijene će se također smanjiti.
Vlakna za kompenzaciju disperzije
Za trunk sisteme koji koriste jednomodna vlakna, većina njih je konstruisana pomoću vlakana sa nultom disperzijom u opsegu od 1,3 popodne. Međutim, sada je najmanji gubitak 13.55 sati. Zbog praktične upotrebe EDFA, bilo bi vrlo korisno kada bi se talasna dužina od 1,55 pm mogla raditi na vlaknu nulte disperzije od 1,3 pm. Jer, u vlaknu nulte disperzije 1,3 Pm, disperzija u opsegu 1,55 Pm je oko 16 ps/km/nm. Ako se dio vlakna sa suprotnim predznakom disperzije umetne u ovu liniju optičkih vlakana, disperzija cijele optičke linije se može učiniti nultom. Vlakno koje se koristi za ovu svrhu naziva se vlakno za kompenzaciju disperzije (DCF: Dispersion Compe-nsation Fiber). U poređenju sa standardnim vlaknom nulte disperzije od 1,3 pm, DCF ima tanji prečnik jezgre i veću razliku indeksa prelamanja. DCF je također važan dio WDM optičkih linija.
Vlakna koja održavaju polarizaciju
Svjetlosni valovi koji se šire u optičkom vlaknu imaju svojstva elektromagnetnih valova, tako da pored osnovnog jednostrukog svjetlosnog talasa, u suštini postoje dva ortogonalna moda distribucije elektromagnetnog polja (TE, TM). Općenito, zbog toga što je struktura dijela vlakna kružno simetrična, konstante širenja dvaju polarizacijskih modova su jednake, a dva polarizirana svjetla ne interferiraju jedno s drugim. Međutim, u stvari, vlakno nije potpuno kružno simetrično. Kombinirajući faktori između polarizacijskih modova su nepravilno raspoređeni na optičkoj osi. Disperzija uzrokovana ovom promjenom polarizirane svjetlosti naziva se disperzija polarizacionog moda (PMD). Za kablovsku televiziju, koja uglavnom distribuira slike, uticaj nije prevelik, ali za neke servise koji imaju posebne zahteve za ultraširokopojasnim u budućnosti, kao što su:
① Kada se detekcija heterodina koristi u koherentnoj komunikaciji, kada je potrebno da polarizacija svetlosnog talasa bude stabilnija;
②Kada su ulazne i izlazne karakteristike optičke opreme povezane sa polarizacijom;
③ Prilikom izrade optičkih spojnica i polarizatora ili depolarizatora koji održavaju polarizaciju, itd.;
④ Napravite senzore optičkih vlakana koji koriste svjetlosne smetnje, itd.,
Tamo gdje je potrebno da se polarizacija održava konstantnom, vlakno koje je modificirano kako bi se stanje polarizacije učinilo nepromijenjenim naziva se vlakno koje održava polarizaciju (PMF: vlakno koje održava polarizaciju), ili vlakno s fiksnom polarizacijom.
Dvolomno vlakno
Dvolomno vlakno odnosi se na jednomodno vlakno koje može prenositi dva inherentna polarizaciona moda koja su ortogonalna jedan prema drugom. Fenomen da indeks loma varira sa smjerom skretanja naziva se dvolom. Nazivaju se i PANDA vlakno, odnosno vlakno koje održava polarizaciju I Vlakno koje smanjuje apsorpciju. Postavljen je u dva poprečna smjera jezgra, sa staklenim dijelom sa velikim koeficijentom toplinskog širenja i kružnim poprečnim presjekom. U procesu izvlačenja vlakana pri visokim temperaturama, ovi dijelovi se skupljaju, što rezultira rastezanjem u y-smjeru jezgre, a istovremeno i tlačnim naprezanjem u x-smjeru. Ovo rezultira fotoelastičnim efektom vlaknastog materijala i razlikom indeksa prelamanja u smjeru X i y smjeru. Prema ovom principu postiže se efekat održavanja konstantne polarizacije.
Vlakna protiv lošeg okruženja
Normalna temperatura radnog okruženja optičkog vlakna za komunikaciju može biti između -40℃ i +60℃, a dizajn se takođe zasniva na pretpostavci da nije izloženo velikoj količini zračenja. Nasuprot tome, za nižu temperaturu ili višu temperaturu i surovo okruženje koje može biti podvrgnuto visokom pritisku ili vanjskoj sili i izloženo zračenju, vlakno koje također može funkcionirati naziva se vlakno otporno na tvrda stanja (Hard Condition Resistant Fiber). Općenito, u cilju mehaničke zaštite površine optičkog vlakna, premazuje se dodatni sloj plastike. Međutim, kako temperatura raste, zaštitna funkcija plastike se smanjuje, što ograničava temperaturu upotrebe. Ako pređete na plastiku otpornu na toplinu, kao što je teflon (teflon) i druge smole, možete raditi na 300°C. Postoje i metali kao što su nikl (Ni) i aluminijum (Al) presvučeni na površini kvarcnog stakla. Ova vrsta vlakana naziva se vlakno otporno na toplinu (Heat Resistant Fiber). Osim toga, kada je optičko vlakno ozračeno zračenjem, optički gubitak će se povećati. To je zato što kada je kvarcno staklo izloženo zračenju, u staklu će se pojaviti strukturni defekti (koji se nazivaju i centar boja: centar boja), a gubitak će se povećati posebno na talasnoj dužini od 0,4～0,7 pm. Metoda prevencije je prelazak na kvarcno staklo dopirano OH ili F elementom, koje može suzbiti defekte gubitka uzrokovane zračenjem. Ova vrsta vlakana naziva se vlakno otporno na zračenje i uglavnom se koristi u ogledalima optičkih vlakana za praćenje nuklearnih elektrana.
Hermetički obložena vlakna
Kako bi se održala dugoročna stabilnost mehaničke čvrstoće i gubitak optičkog vlakna, staklena površina je obložena anorganskim materijalima kao što su silicijum karbid (SiC), titanov karbid (TiC) i ugljik (C) kako bi se spriječila voda i vodonik koji dolazi izvana. Difuzija proizvedenog optičkog vlakna (HCF Hermetically Coated Fiber). Trenutno se uobičajeno koristi u proizvodnom procesu hemijskog taloženja iz pare (CVD) za korištenje sloja ugljika za akumulaciju velikom brzinom kako bi se postigao dovoljan učinak brtvljenja. Ovo optičko vlakno obloženo ugljenikom (CCF) može efikasno da odseče prodor spoljašnjih molekula vodonika u optičko vlakno. Izvještava se da se može održavati 20 godina bez povećanja gubitka u okruženju vodonika na sobnoj temperaturi. Naravno, njegov koeficijent zamora (parametar zamora) može dostići više od 200 u sprečavanju prodora vlage i odlaganju procesa zamora mehaničke čvrstoće. Stoga se HCF koristi u sistemima koji zahtijevaju visoku pouzdanost u teškim okruženjima, kao što su podmorski optički kablovi.
Vlakna obložena karbonom
Optičko vlakno presvučeno karbonskim filmom na površini kvarcnog optičkog vlakna naziva se karbonsko obloženo vlakno (CCF: Carbon Coated Fiber). Mehanizam je korištenje gustog ugljičnog filma za izolaciju površine optičkog vlakna od vanjskog svijeta kako bi se poboljšao gubitak optičkog vlakna od mehaničkog zamora i povećao gubitak molekula vodika. CCF je vrsta hermetički obloženih optičkih vlakana (HCF).
Optičko vlakno presvučeno metalom
Metalno obloženo vlakno (Metal Coated Fiber) je optičko vlakno presvučeno metalnim slojem kao što su Ni, Cu, Al, itd. na površini optičkog vlakna. Postoje i plastični premazi na vanjskoj strani metalnog sloja u svrhu poboljšanja otpornosti na toplinu i dostupni za napajanje i zavarivanje. To je jedno od optičkih vlakana protiv lošeg okruženja, a može se koristiti i kao komponenta elektronskih kola. Rani proizvodi su napravljeni premazivanjem rastopljenog metala tokom procesa izvlačenja. Budući da ova metoda ima preveliku razliku u koeficijentu ekspanzije između stakla i metala, povećat će mali gubitak savijanja, a praktična stopa nije visoka. Nedavno, zbog uspjeha metode neelektrolitičkog premaza s malim gubicima na površini staklenog optičkog vlakna, performanse su znatno poboljšane.
Vlakna dopirana rijetkim zemljom
U jezgri vlakna, vlakno je dopirano elementima retkih zemalja kao što su Er, Nd i Pr. Godine 1985, Payne sa Univerziteta Southampton u Ujedinjenom Kraljevstvu prvi je otkrio da Rare Earth DoPed Fiber (Rare Earth DoPed Fiber) ima fenomen laserske oscilacije i pojačanja svjetlosti. Stoga je od tada otkriven veo pojačanja svjetlosti kao što je mamac. 1.55pm EDFA koji je sada praktičan je da koristi jednomodno vlakno dopirano mamcem i koristi laser od 1.47pm za ekscitaciju da bi se dobilo optičko pojačanje signala od 1.55pm. Osim toga, u razvoju su pojačivači fluoridnih vlakana dopiranih greškom (PDFA).
Ramanovo vlakno
Ramanov efekat znači da kada se monohromatska svetlost frekvencije f projektuje u supstancu, rasejana svetlost frekvencije f±fR i f±2fR koja nije frekvencija f će se pojaviti u rasejanoj svetlosti. Ovaj fenomen se naziva Ramanov efekat. . Zato što nastaje razmjenom energije između molekularnog kretanja tvari i kretanja rešetke. Kada supstanca apsorbuje energiju, broj vibracija svetlosti postaje manji, a rasejana svetlost se naziva Stoksova linija. Suprotno tome, raspršena svjetlost koja dobiva energiju iz materije i povećava broj vibracija naziva se anti-Stokesova linija. Stoga, devijacija FR broja vibracija odražava nivo energije i može pokazati vrijednost svojstvenu supstanci. Vlakno napravljeno upotrebom ovog nelinearnog medija naziva se Raman Fiber (RF: Raman Fiber). Da bi se svjetlost ograničila u jezgru malog vlakna za širenje na velike udaljenosti, pojavit će se efekat interakcije između svjetlosti i materije, koji može učiniti talasni oblik signala neiskrivljenim i ostvariti prijenos na velike udaljenosti. Kada se pojača ulazno svjetlo, dobit će se koherentno indukovano raspršeno svjetlo. Ramanovi vlaknasti laseri se koriste za otkrivanje Raman raspršene svjetlosti, koja se može koristiti kao izvor energije za spektroskopska mjerenja i ispitivanje disperzije vlakana. Osim toga, indukovano Ramanovo raspršenje, u komunikaciji optičkih vlakana na daljinu, proučava se kao optičko pojačalo.
Ekscentrična vlakna
Jezgra standardnog optičkog vlakna postavljena je u centar omotača, a oblik poprečnog presjeka jezgre i omotača je koncentričan. Međutim, zbog različitih upotreba, postoje i slučajevi u kojima se položaj jezgre, oblik jezgre i oblik obloge dovode u različita stanja ili se obloga perforira kako bi se formirala struktura posebnog oblika. U poređenju sa standardnim optičkim vlaknima, ova optička vlakna se nazivaju optička vlakna posebnog oblika. Excentric Core Fiber (Excentric Core Fiber), to je vrsta vlakna posebnog oblika. Jezgro je postavljeno izvan centra i blizu ekscentričnog položaja vanjske linije obloge. Budući da je jezgro blizu površine, dio svjetlosnog polja će se širiti preko obloge (ovo se naziva Evanescent Wave). Koristeći ovaj fenomen, može se otkriti prisustvo ili odsustvo vezanih supstanci i promjene indeksa prelamanja. Ekscentrično vlakno (ECF) se uglavnom koristi kao senzor optičkih vlakana za detekciju supstanci. U kombinaciji sa metodom ispitivanja optičkog vremenskog reflektometra (OTDR), može se koristiti i kao distributivni senzor.
Svetleće vlakno
Koristite optičko vlakno od fluorescentnog materijala. To je dio fluorescencije koja nastaje kada je ozračena svjetlosnim valovima kao što su zračenje, ultraljubičasti zraci, itd., koji se mogu prenijeti kroz optičko vlakno zatvaranjem optičkog vlakna. Luminescentno vlakno (Luminescent Fiber) se može koristiti za detekciju radijacije i ultraljubičastih zraka, kao i konverziju talasnih dužina, ili kao senzor temperature, hemijski senzor. Takođe se naziva scintilaciono vlakno u detekciji zračenja. Iz perspektive fluorescentnih materijala i dopinga, razvijaju se plastična optička vlakna.
Višejezgreno vlakno
Normalno optičko vlakno se sastoji od područja jezgre i područja omotača koji ga okružuje. Međutim, Multi Core Fiber ima više jezgara u zajedničkoj površini obloge. Zbog bliskosti jezgri jedna prema drugoj, postoje dvije funkcije. Jedna je da je razmak između jezgara veliki, odnosno da nema optičke spregnute strukture. Ova vrsta optičkog vlakna može povećati gustinu integracije po jedinici površine dalekovoda. U optičkim komunikacijama mogu se napraviti trakasti kablovi sa više jezgara, dok se u nekomunikacionim poljima, kao snopovi slika optičkih vlakana, prave hiljade jezgara. Drugi je da se razmak između jezgara zatvori, što može proizvesti spajanje svjetlosnih valova. Koristeći ovaj princip, razvija se senzor s dva jezgra ili uređaj optičkog kola.
Šuplja vlakna
Optičko vlakno je napravljeno u šuplju jezgru koja formira cilindrični prostor. Optičko vlakno koje se koristi za prijenos svjetlosti naziva se šuplje vlakno (Hollow Fiber). Šuplja optička vlakna se uglavnom koriste za prijenos energije, a mogu se koristiti za prijenos energije rendgenskih zraka, ultraljubičastih i daleko infracrvenih zraka. Postoje dvije vrste struktura šupljih vlakana: jedna je da se staklo pretvori u cilindrični oblik, a principi jezgre i obloge su isti kao i kod stepenastog tipa. Koristite ukupnu refleksiju svjetlosti između zraka i stakla za širenje. Budući da se većina svjetlosti može prenositi u zraku bez gubitaka, ona ima funkciju širenja na određenu udaljenost. Drugi je da se refleksija unutrašnje površine cilindra približi 1, kako bi se smanjio gubitak refleksije. Kako bi se poboljšala reflektivnost, u lampu je postavljen dielektrik kako bi se smanjio gubitak u radnom opsegu valnih dužina. Na primjer, gubitak talasne dužine 10,6 pm može dostići nekoliko dB/m.
Polimer
Prema materijalu, razlikuju se neorganska optička vlakna i polimerna optička vlakna. Prvi se široko koristi u industriji. Materijali od neorganskih optičkih vlakana dijele se na dvije vrste: jednokomponentne i višekomponentne. Jednokomponentni je kvarc, a glavne sirovine su silicijum tetrahlorid, fosfor oksihlorid i bor tribromid. Njegova čistoća zahtijeva da sadržaj nečistoća iona prijelaznih metala kao što su bakar, željezo, kobalt, nikl, mangan, hrom i vanadij bude manji od 10ppb. Osim toga, potreba za OH-jonima je manja od 10ppb. Kvarcna vlakna se široko koriste. Postoje mnoge višekomponentne sirovine, uglavnom silicijum dioksid, bor trioksid, natrijum nitrat, talijev oksid i tako dalje. Ovaj materijal još nije popularan. Polimerno optičko vlakno je optičko vlakno napravljeno od prozirnog polimera, koje se sastoji od materijala jezgre vlakna i materijala omotača. Materijal jezgre je vlakno napravljeno od polimetil metakrilata ili polistirena visoke čistoće i visoke transmisije, a vanjski sloj je polimer koji sadrži fluor ili organski silicijumski polimer.
Optički gubitak polimernih optičkih vlakana je relativno visok. 1982. godine Japan Telegraph and Telegraph Company koristio je deuterirani metil metakrilat polimerni filament kao materijal jezgre, a stopa optičkih gubitaka je smanjena na 20 dB/km. Međutim, karakteristika polimernog optičkog vlakna je da može napraviti optičko vlakno velike veličine, velikog numeričkog otvora, visoku efikasnost spajanja izvora svjetlosti, dobru fleksibilnost, blago savijanje ne utiče na sposobnost vođenja svjetlosti, jednostavan raspored i spajanje, jednostavan za korištenje i niske cijene. Međutim, optički gubitak je veliki i može se koristiti samo na kratkim udaljenostima. Optičko vlakno sa optičkim gubitkom od 10～100dB/km može prenositi stotine metara
Vlakna za održavanje polarizacije
Vlakna koja održavaju polarizaciju: Vlakna koja održavaju polarizaciju emituju linearno polarizovanu svetlost, koja se široko koristi u različitim oblastima nacionalne ekonomije kao što su vazduhoplovstvo, avijacija, navigacija, industrijska proizvodna tehnologija i komunikacije. U interferometrijskom optičkom senzoru baziranom na optičkoj koherentnoj detekciji, upotreba vlakana koja održava polarizaciju može osigurati da smjer linearne polarizacije ostane nepromijenjen, poboljšati koherentni omjer signal-šum i postići visoko precizno mjerenje fizičkih veličina. Kao posebna vrsta optičkih vlakana, vlakno koje održava polarizaciju uglavnom se koristi u senzorima kao što su žiroskopi sa optičkim vlaknima, hidrofoni sa optičkim vlaknima i optički komunikacioni sistemi kao što su DWDM i EDFA. Budući da se optički žiroskopi i hidrofoni sa optičkim vlaknima mogu koristiti u vojnoj inercijskoj navigaciji i sonaru, oni su proizvodi visoke tehnologije, a vlakno koje održava polarizaciju je njegova osnovna komponenta, tako da je vlakno koje održava polarizaciju uključeno u listu embarga protiv Kine od strane zapadnih razvijenih zemalja. U procesu crtanja vlakna koje održava polarizaciju, zbog strukturnih defekata nastalih unutar vlakna, učinak održavanja polarizacije će se smanjiti. To jest, kada se linearno polarizovana svjetlost prenosi duž karakteristične ose vlakna, dio optičkog signala će biti spojen u drugi. Karakteristična os na kraju rezultira smanjenjem omjera gašenja polarizacije izlaznog polariziranog svjetlosnog signala. Ovaj defekt utiče na efekat dvostrukog prelamanja u vlaknu. U vlaknima koje održavaju polarizaciju, što je jači efekat dvostrukog prelamanja i što je valna dužina kraća, to je bolje održavati stanje polarizacije propuštene svjetlosti.
Primjena i budući smjer razvoja vlakana za održavanje polarizacije
Optička vlakna koja održavaju polarizaciju imat će veću potražnju na tržištu u sljedećih nekoliko godina. Brzim razvojem novih tehnologija u svijetu i kontinuiranim razvojem novih proizvoda, optička vlakna koja održavaju polarizaciju će se razvijati u sljedećim smjerovima:
(1) Koristiti novu tehnologiju fotonskih kristalnih vlakana za proizvodnju nove vrste vlakana visokih performansi koja održavaju polarizaciju;
(2) Razviti optička vlakna koja se prilagođavaju temperaturi i održavaju polarizaciju kako bi se ispunili zahtjevi vazduhoplovstva i drugih oblasti;
(3) Razviti razna vlakna koja održavaju polarizaciju dopirana rijetkim zemljom kako bi se zadovoljile potrebe optičkih pojačala i drugih aplikacija uređaja;
(4) Razviti vlakna koja održavaju polarizaciju fluorida kako bi se promovirao razvoj tehnologije optičkih smetnji u oblasti infracrvene astronomske tehnologije;
(5) Vlakna s niskim prigušenjem koja održavaju polarizaciju: Uz kontinuirano poboljšanje tehnologije jednomodnih vlakana, gubici, disperzija materijala i disperzija valovoda više nisu glavni faktori koji utječu na komunikaciju vlakana, a disperzija načina polarizacije (PMD) jednostrukih vlakana Modus vlakana postepeno je postao ograničenje Najozbiljnije usko grlo kvaliteta komunikacije optičkim vlaknima posebno je istaknuto u sistemima komunikacije sa optičkim vlaknima velike brzine od 10 Gbit/s i više.
(6) Koristite Kerrov efekat i Faradayev efekat rotacije za proizvodnju uređaja za polarizovano svetlo.
Osim toga, prema različitim glavama vlakana, postoje: C-Lens. G-Lens. Zelena sočiva
Preklapanje uobičajenih specifikacija optičkih vlakana
Jednostruki način rada: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
Multimode: 50/125μm, evropski standard
62,5/125μm, američki standard
Industrijske, medicinske i mreže male brzine: 100/140μm, 200/230μm
Plastika: 98/1000μm, koristi se za kontrolu automobila
